Процесс биохимического окисления веществ в анаэробных условиях

1. Стадия кислого брожения.
Ее осуществляют кислотообразующие бактерии. Благодаря им все органические компоненты осадков подвергаются деструкции. Анаэробный ил обладает гидролитической активностью. В нем обнаружены гидролитические ферменты: протеазы, глюкозидазы, липазы. Под действием этих ферментов исходные вещества осадка и активного ила, подвергаясь внеклеточному гидролизу, превращаются в соединения, которые доступны клеткам бактерии.

Внутриклеточные превращения простых сахаров приводит к образованию ПВК - ключевого промежуточного продукта метаболизма (углеводов, глицерина, аминокислот). В результате разложения аминокислот бактериями появляется аммиак, а в случае серосодержащих аминокислот - сероводород.

Продукты гидролиза жиров используются многими видами кислотообразующих бактерий. В ходе ферментативных реакций глицерин превращается в фосфоглицериновый альдегид, который затем включается в обмен углеводов.

Таким образом, кислотообразующие бактерии превращают белковые соединения, жиры и углеводы осадков сточных вод в низшие жирные кислоты, спирты, аммиак, водород и сероводород.

2. Стадия щелочного брожения.

Осуществляется метанообразующими бактериями. При ферментации уксусной кислоты и метилового спирта метан синтезируется в результате восстановления метильной группы.

СН3СООН -—— СН4 + С02 (1)
4СН3ОН -—- ЗСН4 + СО2 +2Н2О (2)

Иной механизм образования метана характерен для тех видов метаногенных бактерий, которые не способны утилизировать уксусную кислоту и метанол. Это бактерии синтезируют метан в результате восстановления диоксида углерода по реакции:

4АН2 + СО2 — СН4 + 2Н2О + А (3)

В процесс метанообразования вовлекаются и более сложные вещества, такие как масляная, пропионовая, капроновая кислоты. Превращение их осуществляется по типу реакции (3), в которой вместо молекулярного водорода участвуют перечисленные органические субстраты. Например, при использовании этилового спирта он окисляется до СНзСООН с одновременным восстановлением диоксида углерода по типу реакции:

2СН3СН2ОН+ СО2 — СН4 + 2СН3СООН

Некоторые виды метаногенных бактерий восстанавливают СО2, потребляя молекулярный водород:

4Н2 + СО2 —— СН4+2Н2О.

Таким образом, все известные пути получения метана сводятся к реакциям 2 типов: восстановление метильной группы уксусной кислоты и метанола и восстановление диоксида углерода, выполняющего роль конечного акцептора водорода.

Комментировать